Implantologie 04.05.2016

Die biomechanische Stabilität

Die biomechanische Stabilität

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Teil 1 – Augmentierter Alveolarkamm vs. nativer Kieferknochen

Die moderne Augmentationschirurgie verdrängt aufgrund zahlreicher biokompatibler Materialien zusehends die Notwendigkeit autologer Knochentransplantate. Besonders sticht hier die Entwicklung selbsthärtender Knochenersatzmaterialien als Alternative zum autologen Knochenblocktransplantat hervor. Dieser Fachbeitrag stellt in einer zweiteiligen Serie Ergebnisse einer ­randomisierten klinischen Studie mit der neuen Klasse der selbsthärtenden Biomaterialien vor.

Es kann mittlerweile als gesichertes Wissen betrachtet werden, dass Lang­zeiterfolge in der dentalen Implantologie direkt proportional von der Primärstabilität der inserierten Implantate abhängen und vergleichbare Erfolge bei Sofortbelastung nur erzielt werden können, wenn ein bestimmtes Maß an biomechanischer Primärstabilität gewährleistet ist.1 Die Messung der Primärstabilität kann mittels Resonanzfrequenzanalyse (RFA) als umständlich durchführbarer, fiktiver, rein empirischer und fehler­anfälliger Implant Stability Quotient (ISQ) ohne Maßreferenz bestimmt werden, weniger gebräuchlich über einen Implantatperiotest oder über das Implantateindrehmoment (Insertion Torque Value), das sich mittlerweile international als zuverlässigstes Messverfahren für die primäre Implantatstabilität durchgesetzt hat und für den niedergelassenen Praktiker das zuverlässigste Messinstrument für die Langzeitprognose des inserierten Implantates darstellt.2–6 Ein Grenzwert von mindestens 45 Ncm für die Sofortbelastung hat sich mittlerweile etabliert, jedoch sind höhere ITVs bis zu 100 Ncm durchaus wünschenswert, um die Mikrobewegungen des frisch inserierten Implantates, die eine Osseointegration verhindern, zu minimieren.7,8

Dem Aberglauben, Implantateindreh­momente jenseits der 60 Ncm würden zu Knochennekrosen führen, muss entschieden auf Wissensbasis entgegengetreten werden. Die biomechanische Kieferknochenqualität kann einerseits iatrogen höchst erfolgreich durch das Bone Condensing (Osteotome, Bone Condenser) verbessert werden (hier werden je nach Instrumententyp Spitzenwerte von mehreren Newton erzielt) und ein Implantat, das mit hohen Drehmomentwerten inseriert wird, letztendlich als sein eigener Bone Condenser agieren. Andererseits bricht Kompaktaknochen bei Überschreitung der ortsspezifischen individuellen Grenzwerte stets und wird somit einem unspezifischen Crest Splitting unterzogen und spongiöser Knochen wird aufgrund des intertrabekulären Leerraumes durch Trabekelfrakturen kompaktiert.8

Auf biologischer Ebene gelten für den ­Kieferknochen die gleichen biologischen Gesetzmäßigkeiten wie für jeden Knochen im Säugetierkörper, der in Jahrmillionen der Evolution nutzungsspezifisch seiner Aufgabe angepasst wurde: Röhren­knochen vermögen hohe statische Drücke aufzunehmen, dürfen jedoch nur geringgradig elastisch sein (sonst wäre Gehen und Lasten heben unmöglich), Rippen und Gesichtsschädelknochen als evolutionär ursprünglichere Geflechtknochen dagegen bedürfen einer höheren Elastizität (um die Atmung nicht zu behindern bzw. beim Zerkauen harter Nahrung nicht zu brechen).

Wie jede einfache oder komplexe Gewebeformation (Organ) des Säugetierkörpers (darunter auch der Mensch) unterliegt diese einer biologischen Nutzungsbreite: Werden die evolutionsbestimmten Betriebsgrenzen über- oder unterschritten, kommt es zur irreversiblen Schädigung oder wegen Nichtnutzung zur Atrophie. Für das skeletomuskuläre System – zu dem auch das stomato­gnathe System gehört – sind die Auswirkungen allgemein bekannt (universell gültiges Wolff‘s Law der Knochenphysiologie): Eine traumatische, akute Überbelastung führt zu Knochenbrüchen, eine chronische akute Überbelastung zu den gefürchteten Grünholzfrakturen der Fußknochen (auch Marschfrakturen genannt, da beim Militär oft untrainierte Wehrdiener mit 30 kg Rückengepäck lange Märsche absolvieren müssen) und Übergewicht zu Gelenkerkrankungen infolge chronischer Überlastung (im Falle des Kiefergelenks bei Kaugummikauen und/oder Bruxismus).11 Ein Unterschreiten der Betriebsgrenzen des skeletomuskulären Systems dagegen führt zu rascher Demi­neralisation und Atrophie – seit langer Zeit allgemein bekannt und restlos geklärt in der Raumfahrtmedizin – und gilt selbstverständlich in gleicher Weise als Ursache der Alveolarkamm­atrophie nach Zahnentfernung.12,13

Da der praktisch tätige Implantologe immer häufiger mit den Folgen des Wolff´schen Gesetzes der Knochen – der Kieferkammatrophie – konfrontiert ist und kurze Implantate zur Vermeidung von komplizierten augmenta­tionschirurgischen Eingriffen zwar aus Sicht des Wissenschaftsmarketings die Lösung versprechen (sie aber nicht langfristig halten werden können, da sie die evolutionären biologischen Gesetze nicht umstoßen können), kommt der Implantologe nicht umhin, sich mit der Augmentationschirurgie tiefgreifend auseinanderzusetzen.

Ein wesentlicher Faktor für das Verständnis von Erfolg und Misserfolg in der Implantologie und Augmentationschirurgie bei selbstkritischer Reflexion besteht im Wissen um die grundsätzliche Bedeutung des Begriffs „Osseo­integration“. Osseointegration ist das grundsätzliche biologische Entgegenkommen des ­Knochens, biologisch kompatibles Ma­terial nach einer natürlichen oder iatrogenen­ ­Verletzung der Knochenstruktur im Rahmen des universell gültigen ­Knochenheilungsvorganges reaktions­los zu integrieren. Dabei kümmert es die Biologie nicht, aus welcher Art das biokompatible Material besteht. Titan, Titanschäume (z. B. Tigran), ZiO, PEEK, Biogläser, Korallen (z. B. Algipore), zermahlener Kuh-, Schweine-, Pferde-, Ziegen-, Schafs-, Antilopen-, Känguruh­knochen, b-Tricalciumphos­phat, Hy­drox­yl­apatit (das eigentlich eine auto­loge Substanz ist, da der Säugetier­röhrenknochen hauptsächlich mit HA mineralisiert ist) werden gleichermaßen osseointegrieren, wenn die Kardinals­voraussetzung der Knochenheilung vom implantologisch tätigen Zahnarzt ver­innerlicht und auch chirurgisch um­gesetzt wird: Die grundlegende und alles entscheidende Grundvoraussetzung der erfolgreichen Augmentation ist die Immobilisation des Augmentates und des Augmentationsgebietes. Nur unter dieser Voraussetzung – in der orthopädischen Chirurgie schon seit Jahrzehnten bekannt – kann die Vaskularisation als Grund­voraussetzung der Osseointegration (und späteren Degradation, je nach chemischer Zusammensetzung) des Augmentates erfolgen. Erst am Ende des universell gültigen Knochenheilungszyklus erfolgt dann – ebenfalls unter der Voraussetzung der Immobilisation – die Mineralisation um das osseointegrierte Augmentat.

Jedoch gewährleistet eine erfolgreiche Osseointegration noch nicht zwingend einen langfristigen Erfolg, da die bereits oben angeführten funktionellen Aspekte der biologischen Belastungsbreite der über das Implantat eingeleiteten Kräfte in den Alveolarkamm die funktionell unbeeinträchtigte Liegedauer des Implantates bestimmen. Mit der Einführung einer neuen Klasse selbsthärtender mono- und biphasischer (b-TCP, b-TCP/HA) Biomaterialien für die Augmentationschirurgie scheint endgültig die Ablöse des autologen Knochenblocks als Standard möglich zu sein, da diese Biomaterialien die gleiche biologische Funktion wie ein Knochenblock erfüllen, nämlich ein völlig starres und immobiles Augmentationsvolumen herzustellen (Primat der Immobilisation).14

Da jedoch bis dato keine wissenschaftlichen Erkenntnisse über die native biomechanische Qualität eines vollständig osseointegrierten Augmentates vorlagen, hat die Forschungsgruppe diese nun in einer vergleichenden randomisierten klinischen Studie anhand der mono- und biphasischen selbsthärtenden Biomaterialien bei der Anwendung mit transkrestalem hydrodynamischen Ultraschall-Cavitationssinuslift (Piezo­tome tHUCSL-INTRALIFT) und der bukkalen ultraschallgestützten subperios­talen Tunneltechnik ermittelt.15–19 Eine weitere grundsätzliche Überlegung war,
zwei virtuell nomenklatorisch unterschiedliche Augmentationsverfahren zu
vergleichen, die jedoch rein biologisch exakt die gleichen Voraussetzungen zur Regeneration eines biologisch aktiven Scaffolds besitzen (subperiostale Tunneltechnik und Sinus­lift erfolgen beide auf der gleichen Basis des atrophen Oberkieferalveolarknochens und bilden beide ein subperiostales Volumen zur Aufnahme des Biomaterials; Abb. 1 und 2).

Material und Methode

143 fortlaufende Patienten, die zur Ermöglichung der Insertion von Implan­taten aufgrund hochgradiger subantraler vertikaler Kieferkammatrophie oder anteriorer horizontaler Kammatrophie einen vorbreitenden augmentations­chirurgischen Eingriff benötigten, wurden in zwei Gruppen unterteilt.

Gruppe I
transkrestaler hydrodynamischer Ultraschall-Cavitationssinuslift (INTRALIFT) mit Piezotome II,
Implant Center II, Piezotome Solo, ACTEON, Frankreich: 60 Patienten mit 79 INTRALIFT-Augmentationen und 79 standardisierten Q2-Mess­implantaten (Q2-Implant-System, TRINON Titanium GmbH, Karlsruhe)
 

Gruppe II
Piezotome enhanced Subperiostal Tunnel Technique mit Piezotome II, Implant Center II, Piezotome Solo, ACTEON, Frankreich, im Oberkieferfrontzahnbereich: 64 Patienten mit 67 PeSPTT-Augmentationen und
71 standardisierten Q1-Messimplantaten (Q1-Implant-System, TRINON Titanium GmbH, Karlsruhe)

Den Patienten wurden je Gruppe unterschiedliche Nummern zur Anonymisierung für Augmentation und Implantat­insertion zugewiesen, Augmentationen und Implantatinsertionen stets von unterschiedlichen Operateuren durchgeführt und in getrennten Exceltabellen dokumentiert, die erst der Statistiker aufgrund des Codes zusammenführen konnte.

Beiden Gruppen wurde je Augmentationsgebiet (pro INTRALIFT-situs/pro PeSPTT anteriorem Kieferviertel) über einen Zufallsgenerator entweder das monophasische selbsthärtende b-TCP-­Biomaterial GUIDOR easy-graft ­CLASSIC (Sunstar, Schweiz) oder das biphasische selbsthärtende HA/b-TCP-Biomaterial GUIDOR easy-graft CRYSTAL (Sunstar, Schweiz) zugewiesen. Pro Augmentationssitus wurden jeweils exakt 2 ccm Biomaterial eingebracht, um präzise vergleichbare Werte auf der Wissensbasis der zeitlichen biologischen Gesetzmäßigkeiten der Knochenregeneration pro Volumeneinheit ermitteln zu können.16 Als Kontrollgruppen dienten jeweils Patienten mit ausreichendem subantralen Knochenangebot für Gruppe I (Mini­mum der Kiefer­kammdimensionen: 12 mm Höhe und 6 mm Breite, N = 36) und ausreichender anteriorer Alveolarkammhöhe (mind. 14 mm) und -breite (mind. 5 mm) für die Gruppe II (N = 30).

OP-/Studienprotokoll Gruppe I

Gemäß dem festgelegten Protokoll für den tHUCSL-INTRALIFT für das Piezotome II erfolgte stets eine minimal­invasive krestale Mukoperiostlappenpräparation (Abb. 3), gefolgt von der Eröffnung des Kieferhöhlenbodens mit der diamantierten Arbeitsspitze TKW 2 (Abb. 4) und Präparation des Ventil­sitzes mit TKW 4 (Abb. 5) sowie hydro­dynamischer Ablösung der Kieferhöhlenschleimhaut mit der TKW 5-Arbeitsspitze (Piezotome-Modus D3, 30 ml, 5 s) zur Schaffung eines subantralen Augmentationsvolumens von gleichbleibend 2,5 ccm (Abb. 6).14,17,18

Nach Inspektion der Schneider‘schen Membran (Abb. 7) erfolgte das randomisierte Einbringen von exakt 2 ccm der selbsthärtenden Biomaterialien ­easy-graft CLASSIC (100 % b-TCP) oder easy-graft CRYSTAL (60 % HA, 40 % b-TCP) (Abb. 8). Nach Aushärten der Materialien (Abb. 9) erfolgte der Wundverschluss und ein Kontrollröntgenbild (Abb. 10). Nach einer Abheilzeit von durchschnittlich 8,92 Monaten gemäß den zeitlichen biologischen Gesetzmäßigkeiten der Knochenregeneration pro Volumeneinheit, wurden exakt an der Position, an der der INTRALIFT stattgefunden hatte (meist Position des 1. Molaren), standardisierte Q2-Implantate in den Dimensionen 4 mm/12 mm nach vorgeschriebenem Bohrprotokoll eingebracht, das Eindrehmoment mit dem Implant Center II in 1-Ncm-Schritten gemessen (Abb. 11) und ein Kontroll-DVT ange­fertigt (Abb 12).16 Die Eindrehmomentwerte wurden im Falle der Insertion mehrerer Implantate stets nur für diejenige Implantatposition ermittelt, an der zuvor der transkrestale Zugang zum Kieferhöhlenboden angelegt wurde, um von vorhandenem nativem restlichem subantralem Kieferkammknochen unbeeinflusste Werte für das Regenerat zu erhalten.

OP-/Studienprotokoll Gruppe II

Gemäß dem festgelegten Protokoll für die Piezotome enhanced subperiostale Tunneltechnik (Abb. 13) erfolgte die vertikale Mukoperiostinzision ca. 3–4 mm mesial des prospektiven Augmenta­tionsgebietes und Präparation des subperiostalen Tunnels mit einer für die subperiostalen Tunneltechnik modifizierten Arbeitsspitze BS 4 mit dem ­Piezotome (Abb. 14). Die Präparation des subperiostalen Tunnels mit ultraschall­chirurgischem Arbeitsgerät ist hier von entscheidender Bedeutung, da vor allem im präparatorisch diffizilen Oberkieferfrontzahnbereich nur mit dem Piezotome eine verletzungsfreie Ablösung des Periosts gelingt, das die Basis für die spätere Knochenregeneration gewährleistet.20,21 Pro zukünftigem Implantatsitus erfolgte anschließend das randomisierte Einbringen von exakt 2 ccm der selbsthärtenden Biomaterialien (Abb. 15). Nach Model­lation und vollständiger Aushärtung des Biomaterials (Abb. 16) erfolgte der Wundverschluss (Abb. 17).

Nach einer Abheilzeit von durchschnittlich 8,31 Monaten gemäß den zeitlichen biologischen Gesetzmäßigkeiten der Knochenregeneration pro Volumen­einheit wurden exakt an der Position, an der die PeSPTT stattgefunden hatte, standardisiert einteilige Q1-Implantate in den Dimensionen 3,5 mm/14 mm (die Nettofriktionsflächen und Gewinde­schnitte sind – mathematisch verifiziert – identisch zu den Q2-Implantaten in der Gruppe I) exakt nach vorgeschriebenem Bohrprotokoll eingebracht und das Eindrehmoment mit dem Implant Center II in 1-Ncm-Schritten gemessen sowie der ermittelte Wert in das Studienprotokoll eingetragen.16 Abbildung 18 zeigt im Uhrzeigersinn die ­präoperative Situation im Panorama­röntgen, die postoperative Situation nach PeSPTT mit 2 ccm easy-­graft im DVT und die Situation nach Insertion des Q1-Implantates. Die statistische Auswertung erfolgte extern mit der Software SPSS 22.0 und beinhaltete die Ermittlung der Mittelwerte, Standardabweichung, One-way ANOVA-, student T- und Tukey-Kramer-Test.

Im zweiten Teil werden die bisherigen Ergebnisse zusammengefasst, ausgewertet und umfassend diskutiert.

Literaturliste zum Download.

Augmentatives Relining – Ein kombiniertes Verfahren
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